I. Kirish
Suv shamlarni yoqishi mumkin, bu rostmi? Bu rost!
Ilonlar haqiqiy ilonlardan qo'rqishlari rostmi? Bu yolg'on!
Bugun biz muhokama qiladigan narsa:
Interferensiya o'lchov aniqligini oshirishi mumkin, shunday emasmi?
Oddiy sharoitlarda shovqin o'lchovning tabiiy dushmanidir. Shovqin o'lchov aniqligini pasaytiradi. Og'ir holatlarda o'lchov odatiy tarzda amalga oshirilmaydi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, shovqin o'lchov aniqligini oshirishi mumkin, bu esa noto'g'ri!
Biroq, bu har doim ham shundaymi? Interferensiya o'lchov aniqligini kamaytirmaydigan, aksincha uni yaxshilaydigan vaziyat bormi?
Javob ha!
2. Aralashuv to'g'risidagi bitim
Haqiqiy vaziyat bilan birgalikda biz aralashuv bo'yicha quyidagi kelishuvga erishamiz:
- Interferensiya doimiy tok komponentlarini o'z ichiga olmaydi. Haqiqiy o'lchovda interferensiya asosan o'zgaruvchan tok interferensiyasidir va bu taxmin oqilona.
- O'lchangan doimiy tok kuchlanishi bilan solishtirganda, shovqin amplitudasi nisbatan kichik va bu haqiqiy vaziyatga mos keladi.
- Interferensiya davriy signaldir yoki o'rtacha qiymat belgilangan vaqt oralig'ida nolga teng. Bu nuqta haqiqiy o'lchovlarda har doim ham to'g'ri emas. Biroq, interferensiya odatda yuqori chastotali AC signali bo'lgani uchun, ko'pgina interferensiyalar uchun nol o'rtacha qiymat konvensiyasi uzoqroq vaqt davomida oqilona hisoblanadi.
3. Interferensiya sharoitida o'lchov aniqligi
Hozirgi kunda ko'pgina elektr o'lchash asboblari va hisoblagichlari AD konvertorlaridan foydalanadi va ularning o'lchash aniqligi AD konvertorining o'lchamlari bilan chambarchas bog'liq. Umuman olganda, yuqori aniqlikka ega AD konvertorlari yuqori o'lchov aniqligiga ega.
Biroq, AD ning o'lchamlari har doim cheklangan. AD ning o'lchamlari 3 bit va eng yuqori o'lchov kuchlanishi 8V deb faraz qilsak, AD konvertori 8 ta bo'linishga bo'lingan shkala bilan teng, har bir bo'linma 1V. 1V ga teng. Ushbu AD ning o'lchov natijasi har doim butun son bo'ladi va o'nlik qism har doim olib tashlanadi yoki tashlanadi, bu ushbu maqolada olib tashlanadi deb taxmin qilinadi. O'tkazish yoki tashlanish o'lchov xatolariga olib keladi. Masalan, 6.3V 6V dan katta va 7V dan kichik. AD o'lchov natijasi 7V va 0.7V xatolik mavjud. Biz bu xatoni AD kvantlash xatosi deb ataymiz.
Tahlilning qulayligi uchun biz shkala (AD konvertori) AD kvantlash xatosidan tashqari boshqa o'lchov xatolariga ega emas deb taxmin qilamiz.
Endi biz 1-rasmda ko'rsatilgan ikkita doimiy tok kuchlanishini shovqinsiz (ideal vaziyat) va shovqin bilan o'lchash uchun shunday ikkita bir xil shkaladan foydalanamiz.
1-rasmda ko'rsatilgandek, haqiqiy o'lchangan doimiy tok kuchlanishi 6,3V ni tashkil qiladi va chap rasmdagi doimiy tok kuchlanishi hech qanday shovqinga ega emas va u qiymat jihatidan doimiy qiymatdir. O'ngdagi rasmda o'zgaruvchan tok tomonidan buzilgan doimiy tok ko'rsatilgan va qiymatda ma'lum bir tebranish mavjud. O'ng diagrammadagi doimiy tok kuchlanishi shovqin signali yo'q qilingandan keyin chap diagrammadagi doimiy tok kuchlanishiga teng. Rasmdagi qizil kvadrat AD konvertorining konvertatsiya natijasini ifodalaydi.
Shovqinsiz ideal shahar kuchlanishi
O'rtacha qiymati nolga teng bo'lgan shovqinli shahar kuchlanishini qo'llang
Yuqoridagi rasmdagi ikkita holatda to'g'ridan-to'g'ri tokni 10 ta o'lchov qiling va keyin 10 ta o'lchovning o'rtacha qiymatini hisoblang.
Chapdagi birinchi shkala 10 marta o'lchanadi va har safar o'qishlar bir xil bo'ladi. AD kvantlash xatosining ta'siri tufayli har bir o'qish 7V ni tashkil qiladi. 10 ta o'lchov o'rtacha hisoblangandan so'ng, natija hali ham 7V bo'ladi. AD kvantlash xatosi 0,7V ni, o'lchash xatosi esa 0,7V ni tashkil qiladi.
O'ngdagi ikkinchi shkala keskin o'zgardi:
Interferensiya kuchlanishi va amplitudasining musbat va manfiy qiymatlari farqi tufayli, AD kvantlash xatosi turli o'lchov nuqtalarida har xil bo'ladi. AD kvantlash xatosining o'zgarishi ostida, AD o'lchov natijasi 6V va 7V orasida o'zgaradi. O'lchovlarning yettitasi 7V, faqat uchtasi 6V edi va 10 ta o'lchovning o'rtacha qiymati 6,3V edi! Xato 0V!
Aslida, hech qanday xato imkonsiz emas, chunki ob'ektiv dunyoda qat'iy 6.3V yo'q! Biroq, haqiqatan ham quyidagilar mavjud:
Har bir o'lchov natijasi bir xil bo'lgani uchun, hech qanday shovqin bo'lmasa, 10 ta o'lchovni o'rtacha hisoblagandan so'ng, xato o'zgarishsiz qoladi!
Kerakli miqdordagi interferensiya mavjud bo'lganda, 10 ta o'lchov o'rtacha hisoblangandan so'ng, AD kvantlash xatosi bir kattalik tartibiga kamayadi! Ruxsat bir kattalik tartibiga yaxshilanadi! O'lchov aniqligi ham bir kattalik tartibiga yaxshilanadi!
Asosiy savollar:
O'lchangan kuchlanish boshqa qiymatlarga teng bo'lganda ham xuddi shunday bo'ladimi?
O'quvchilar ikkinchi bo'limdagi shovqin bo'yicha kelishuvga amal qilishni, shovqinni bir qator raqamli qiymatlar bilan ifodalashni, shovqinni o'lchangan kuchlanishga qo'yishni va keyin har bir nuqtaning o'lchash natijalarini AD konvertorining ko'tarish printsipiga muvofiq hisoblashni va keyin tekshirish uchun o'rtacha qiymatni hisoblashni xohlashlari mumkin, agar shovqin amplitudasi AD kvantlashdan keyin o'qishni o'zgartirishi mumkin bo'lsa va namuna olish chastotasi yetarlicha yuqori bo'lsa (shovqin amplitudasi o'zgarishi musbat va manfiy ikkita qiymat o'rniga o'tish jarayoniga ega) va aniqlikni oshirish kerak!
O'lchangan kuchlanish aniq butun son bo'lmasa (u obyektiv dunyoda mavjud emas), AD kvantlash xatosi qanchalik katta bo'lishidan qat'i nazar, AD kvantlash xatosi bo'lishini isbotlash mumkin, agar interferensiya amplitudasi AD kvantlash xatosidan katta bo'lsa yoki AD ning minimal aniqligidan katta bo'lsa, bu o'lchov natijasining ikkita qo'shni qiymat o'rtasida o'zgarishiga olib keladi. Interferensiya musbat va manfiy simmetrik bo'lgani uchun, pasayish va oshish kattaligi va ehtimolligi tengdir. Shuning uchun, haqiqiy qiymat qaysi qiymatga yaqinroq bo'lsa, qaysi qiymatning paydo bo'lish ehtimoli kattaroq bo'ladi va o'rtacha hisoblangandan keyin qaysi qiymatga yaqin bo'ladi.
Ya'ni: bir nechta o'lchovlarning o'rtacha qiymati (o'rtacha interferensiya qiymati nolga teng) shovqinsiz o'lchov natijasiga yaqinroq bo'lishi kerak, ya'ni o'rtacha qiymati nolga teng bo'lgan AC interferensiya signalidan foydalanish va bir nechta o'lchovlarni o'rtacha hisoblash ekvivalent AD kvantlash xatolarini kamaytirishi, AD o'lchov aniqligini yaxshilashi va o'lchov aniqligini oshirishi mumkin!
Nashr vaqti: 2023-yil 13-iyul
